Что такое сталь 4140? Состав, прочность и применение

4140 (AISI/SAE 4140) — это низколегированная хромомолибденовая сталь с содержанием углерода около 0,40 %: «41» обозначает хромомолибденовое семейство, «40» указывает примерное содержание углерода. Её обычно продают под торговым названием «chromoly» или «хромомолибденовая сталь», и это одна из наиболее широко применяемых среднеуглеродистых легированных сталей в промышленности и автомобилестроении.

Химический состав

Элемент Содержание
Углерод (C) 0.38%–0.43%
Хром (Cr) 0.80%–1.10%
Молибден (Mo) 0.15%–0.25%
Марганец (Mn) 0.75%–1.00%
Кремний (Si) 0.15%–0.35%
Железо (Fe) Остальное (~96,7 %–97,8 %)

Почему важны легирующие элементы

Хром повышает прокаливаемость и износостойкость; молибден сохраняет прочность и вязкость постоянными в более толстых сечениях и дополнительно повышает прокаливаемость. Вместе они позволяют 4140 сильно реагировать на термообработку — закалка и отпуск могут регулировать её твёрдость и прочность в широком диапазоне в зависимости от требований детали.

Механические свойства

Термообработанный 4140 может иметь очень широкий диапазон прочности в зависимости от режима обработки. Фактическое значение смотрите в сертификате поставщика; общий диапазон — не проектная спецификация.

Типичные применения

Категория Примеры
Автомобили Поворотные кулаки, шатуны, карданные валы, гоночные компоненты
Промышленное оборудование Валы, шестерни/звёздочки, коленчатые валы, гидравлические компоненты
Инструмент Оправки для инструмента
Крепёж Высокопрочные болты
Нефть и газ Скважинное и наземное оборудование
Аэрокосмическая отрасль Конструкционные компоненты, шасси

Как 4140 соотносится со смежными марками

По сравнению с Чем отличается 4140
1018 (низкоуглеродистая сталь) Значительно выше прочность и твёрдость, но дороже и сложнее в сварке
4130 (хромомолибденовая сталь) Более высокое содержание углерода даёт 4140 большую достижимую твёрдость/прочность; 4130 лучше сваривается и легче, поэтому это обычный выбор там, где свариваемость или вес важнее предельной прочности
Нержавеющая сталь Механически во многих случаях прочнее, но содержание хрома намного ниже уровней нержавеющих марок — 4140 не обладает коррозионной стойкостью нержавеющего уровня

Замечание о свариваемости

Средне-высокое содержание углерода и легирующих элементов делает 4140 сложным для сварки — обычно нужны предварительный подогрев и термообработка после сварки, чтобы избежать трещин. Тот же механизм описан в статье Что такое углеродистая сталь?: чем выше углерод, тем хуже сталь переносит локальный нагрев и охлаждение, которые сварка создаёт в шве.


Читайте также: Что такое углеродистая сталь? · В чём разница между углеродистой и легированной сталью?

author avatar
Danny Ni Автор по инженерии и механическим системам
Дэнни Ни — технический автор SYZ Machine с инженерным уклоном, специализирующийся на механических компонентах, системах рычажных соединений и инженерии реальных применений. Его работы охватывают запчасти вторичного рынка для автомобилей, промышленные шарниры и механические принципы, превращая сложные инженерные концепции в практические выводы для инженеров, изготовителей и отраслевых покупателей.

Читайте также

Больше технических руководств, заметок о закупках и производственного опыта от SYZ Machine.